生物“墨水”可在室温下进行3D打印

   世界各地的医院正逐渐采用3D打印技术治病救人,大多数案例涉及3D打印植入物和复制品,为特殊手术做准备。然而,医学界真正的3D打印革命尚未到来:生物3D打印。由具有生物相容性的聚合物和细胞制成特殊的生物材料,可3D打印人体内几乎一切组织。目前,大多数生物材料的用途非常有限,而塔夫茨大学的科学家们已开发出基于蚕丝的生物“墨水”,更加柔韧,用途更广,甚至可以在室温下3D打印。

基于蚕丝的生物“墨水”,可在室温下进行3D打印

生物“墨水”听起来是个很棒的概念——毕竟,3D打印软骨、血管,甚至整个器官,能真正拯救生命。然而,事实是,目前的生物材料还没那么强大。为了实现快速3D打印,大多数“墨水”会采用各种各样的材料制作而成,包括热塑性塑料、硅树脂、胶原蛋白、明胶或藻酸盐。虽然属性各异,但是它们拥有一些相同的负面特性。比如,温度、酸碱度变化,甚至交联方式(关键所在),对其影响非常大,会破坏3D打印的细胞结构。这意味着需要加入其它材料以改善生物“墨水”,有些通过众多添加剂(包括细胞因子和抗生素)获得了成功,能控制细胞功能或规避感染风险。

但显然这些方式都不够完美,我们需要的生物材料应足以适应、甚至不需要温度或酸碱度变化,也无关于交联方式。现状使得3D生物打印的研究停滞不前。终于,有人似乎找到了解决方案。为解决生物“墨水”的局限性,塔夫茨大学工程教授大卫•L•卡普兰,和他的团队正在研究蚕丝蛋白。

此款生物“墨水”对打印环境没有严苛的要求,甚至可以在室温进行3D打印。根据其发表在《ACS生物材料科学与工程》期刊上的论文所述,该材料通过混合蚕丝蛋白(具有生物相容性)、甘油、无毒的糖醇(常应用于制药工业)制作而成。

基于蚕丝的生物“墨水”,可在室温下进行3D打印

这种生物相容“墨水”透明、自交联、柔韧性好,适合实验室各种应用。即使在水中,也表现得非常稳定,因此用途广泛。最重要的是,文中写道“[它无]需化学或光引发剂”。

基于蚕丝的“墨水”研发团队对研究前景非常乐观。作为研究的一部分,他们针对2D和3D打印特殊应用研制了相应的“墨水”。“通过改变配方,可控制蚕丝聚合物基体的结晶度,以支持2D和3D打印,且精度极好”。此外,该“墨水”的自交联特性经过优化,在打印过程中能够形成结构性和辅助性材料。

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